田志文

（太原重型機(jī)械（集團(tuán)）有限公司技術(shù)中心，山西太原 030024）

鑄造起重機(jī)滑輪體磨損分析

田志文

（太原重型機(jī)械（集團(tuán)）有限公司技術(shù)中心，山西太原 030024）

用于起吊鋼水的鑄造起重機(jī)的上滑輪裝置和吊具滑輪裝置能否正常工作，是保證起重機(jī)安全性能的重要保證。采用高強(qiáng)度進(jìn)口鋼絲繩后，引起滑輪磨損程度增加，設(shè)計(jì)時(shí)需要合理選擇鋼絲繩參數(shù)，合理選擇滑輪體槽底半徑，合理匹配鋼絲繩與滑輪表面硬度，加強(qiáng)滑輪體制造精度和檢驗(yàn)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

鑄造起重機(jī)；滑輪體；鋼絲繩；繩槽；磨損

隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)的蓬勃發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)線上用于起吊鋼水的鑄造起重機(jī)的性能提出了更高的要求。為滿足工藝的起吊工況要求，起升機(jī)構(gòu)的起升速度較以往有大幅度的提高，同時(shí)隨著起重量的增加，必需增加承載鋼絲繩分支數(shù)，相應(yīng)的主要承載的滑輪數(shù)量也隨之增加?；喿鳛殍T造起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的主要受力件，其安全性為使用者的關(guān)注點(diǎn)。在高速滿載的高強(qiáng)度工作條件下，常出現(xiàn)滑輪側(cè)壁磨透事故。下面就國(guó)內(nèi)某大鋼廠320t鑄造起重機(jī)在線使用滑輪損壞情況做詳細(xì)分析，以便對(duì)該類起重機(jī)在設(shè)計(jì)、安裝及使用維護(hù)上做規(guī)則性指導(dǎo)。

1 損壞原因分析

320 t鑄造起重機(jī)采用進(jìn)口鋼絲繩，起升速度為12m/ min，鋼絲繩倍率為9（見(jiàn)起升機(jī)構(gòu)纏繞圖），選用進(jìn)口高性能高破斷拉力抗拉強(qiáng)度為1 960N/mm2線接觸鋼絲繩。在其正常運(yùn)行1.5a后（一般滑輪使用周期為2～3a），發(fā)現(xiàn)起重機(jī)吊具動(dòng)滑輪組上的第1個(gè)大滑輪內(nèi)側(cè)輪緣整圈產(chǎn)生變形且磨損嚴(yán)重，整圈的1/4輪緣基本磨透。上滑輪組和吊具動(dòng)滑輪組的其他滑輪體也有不同程度磨損，并隨著其距中部由近到遠(yuǎn)，磨損程度逐漸減小。大滑輪和其他滑輪磨損情況見(jiàn)圖1～3。

圖1 滑輪體解剖圖片

為分析其造成原因，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)使用2a的2個(gè)滑輪實(shí)體即上滑輪中序號(hào)1號(hào)滑輪體（見(jiàn)圖2）及吊具2號(hào)大滑輪體（見(jiàn)圖3）進(jìn)行滑輪體斷面解剖測(cè)量。從圖中可以看出，1號(hào)滑輪體有磨損，但并不嚴(yán)重；2號(hào)大滑輪體單側(cè)偏心同時(shí)磨損嚴(yán)重，可以確定除磨透的大滑輪外，其余滑輪（見(jiàn)圖2）屬正常工作磨損。

圖2 上滑輪中序號(hào)1號(hào)滑輪體

圖3 吊具2號(hào)大滑輪體

圖2為輕微磨損的滑輪。槽底形狀、鋼絲繩纏繞中心與滑輪腹板中心仍然重合，鋼絲繩承受的主要徑向力對(duì)滑輪腹板的力矩為0，滑輪槽底主要承受壓應(yīng)力，在滑輪軸承無(wú)卡死現(xiàn)象，滑輪與外部無(wú)干涉的情況下，鋼絲繩和滑輪之間的運(yùn)動(dòng)接近于純滾動(dòng)因而鋼絲繩和槽底的磨損較?。?］。

圖3為現(xiàn)場(chǎng)拆解時(shí)即將破壞的滑輪變形及受力情況?；?/4周長(zhǎng)范圍鋼絲繩纏繞中心與滑輪腹板幾何中心重合，滑輪有輕微磨損。1/4周長(zhǎng)鋼絲繩纏繞中心已偏離腹板幾何中心12mm，其中部分已磨穿，另1/4此段滑輪槽形已嚴(yán)重變形，此時(shí)主要承擔(dān)鋼絲繩徑向力的滑輪槽底不但承受鋼絲繩的徑向擠壓載荷，同時(shí)承受徑向擠壓載荷相對(duì)于腹板幾何中心的彎矩。初始彎矩的產(chǎn)生與滑輪的初始形狀，鋼絲繩槽底是否與滑輪腹板幾何中心重合，槽底兩側(cè)腹板厚度是否均勻，鋼絲繩的入槽偏角有關(guān)。前述兩項(xiàng)缺陷中的任意一項(xiàng)存在，且鋼絲繩入槽有偏角時(shí)必將加速滑輪的變形和磨損，隨著滑輪槽底變形的加重，鋼絲繩沿滑輪槽底的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡由圓變?yōu)闄E圓，鋼絲繩相對(duì)滑輪槽底的運(yùn)動(dòng)也由近似于純滾動(dòng)變?yōu)闈L滑復(fù)合運(yùn)動(dòng)，此時(shí)槽底和鋼絲繩的磨損將進(jìn)一步加快。

磨透的吊具滑輪組中部的大滑輪磨透的主因是：①由于起升速度較高，布置在吊具滑輪組中部的大滑輪單位時(shí)間內(nèi)需轉(zhuǎn)動(dòng)更多的工作圈，其與鋼絲繩間產(chǎn)生更多的磨損；②由于采用了高抗拉強(qiáng)度的進(jìn)口鋼絲繩，相比低抗拉強(qiáng)度的鋼絲繩其柔性較弱，出現(xiàn)移動(dòng)磨損的趨勢(shì)就更強(qiáng)；③由于滑輪槽底半徑為1.47倍鋼絲繩半徑，使得鋼絲繩在滑輪繩槽底部有更多滑動(dòng)空間；④加工偏差造成，滑輪初始軋制成形后，滑輪槽底幾何中心與腹板幾何中心有偏心，或滑輪槽底主要受力部位厚度有偏差，且滑輪安裝時(shí)，較弱輪緣一側(cè)正好安裝于鋼絲繩有傾斜角一側(cè)，滑輪受載后水平分力導(dǎo)致輪緣產(chǎn)生微小塑性變形，隨著工作時(shí)間增加，塑性變形逐漸增大，滑輪槽底幾何中心移出腹板幾何中心，鋼絲繩與滑輪槽底的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡變?yōu)闄E圓，鋼絲繩和滑輪的運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B滾帶滑，磨損逐漸加重，最終導(dǎo)致鋼絲繩和輪緣的磨損，快速損壞，并將輪緣沿槽底和腹板過(guò)渡接合處磨穿。

2 解決方案

針對(duì)以上造成滑輪損壞的原因，需在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中認(rèn)真遵循以下原則：①在滿足工藝要求起升速度的條件下，盡量采用低倍率滑輪組，減小吊具中部大滑輪單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速，增加其使用壽命；②在滿足起升機(jī)構(gòu)整體布置情況下，盡量放大滑輪直徑，也使得吊具中部大滑輪單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速減小，增加其使用壽命，同時(shí)對(duì)繩槽底部不低于滑輪繩槽高度的2/3繩槽部分要求進(jìn)行表面，淬火處理硬度330～380HBW，深度2.0～3.0mm范圍，提高繩槽抗磨能力；③滑輪槽底半徑按1.1倍鋼絲繩半徑設(shè)計(jì)，控制鋼絲繩在滑輪繩槽底部滑動(dòng)摩擦，減少滑輪磨損；④在上滑輪和吊具滑輪布置時(shí)，需盡量減小上滑輪和吊具滑輪與纏繞鋼絲繩間偏角，減少鋼絲繩與滑輪側(cè)面的接觸，避免鋼絲繩在起重機(jī)起制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，造成鋼絲繩對(duì)滑輪的磨損；⑤制定嚴(yán)格的制造檢驗(yàn)工藝要求，嚴(yán)格檢控滑輪的槽底和腹板的幾何中心一致，成形滑輪槽底端面不平度誤差不得大于1mm，同時(shí)控制滑輪槽底沿鋼絲繩中心與腹板中心30°方向輪緣厚度t1=t2或t1-t2≤1mm，鋼絲繩中心高處翼板厚度t3= t4或t3-t4≤1mm（見(jiàn)圖4），如采用鍛造滑輪，槽底部分適當(dāng)加厚，如采用軋制滑輪槽底部分加厚，并嚴(yán)格控制端面不平度誤差；⑥建議用戶定期檢查，發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重時(shí)及時(shí)更換。

圖4 鋼絲繩中心高處翼板厚度鑄造起重機(jī)滑輪體磨損分析

3 結(jié)語(yǔ)

鑄造起重機(jī)主起升的上滑輪裝置和吊具滑輪裝置作為主要承載件，其使用的好壞將直接影響該起重機(jī)的安全性，定時(shí)點(diǎn)檢在線使用滑輪情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)磨損，可有效避免事故發(fā)生；同時(shí)，在起重機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮減少滑輪磨損造成的原因，合理選型鋼絲繩及滑輪數(shù)量及直徑，提供滑輪使用壽命。

［1］徐俊峰.鋼絲繩斷絲損傷的智能化檢測(cè)技術(shù)研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2002.

Wear Analysis of Casting Crane Pulley Body

Tian Zhiwen
（Taiyuan Heavy Machinery(Group)Co.Ltd.Technology Center，Taiyuan Shanxi 030024）

It is an important guarantee to ensure the safety performance of the cranes that whether the upper pulley device and the spreader pulley device of the casting crane for hoisting the molten steel work properly.After the high strength steel wire rope is used,the wear degree of the pulley is increased.It is needed in design for reasonable selec?tion of parameters of the steel wire rope,reasonable selection of pulley groove bottom radius,reasonable matching wire rope and pulley surface hardness,to strengthen the pulley block manufacturing accuracy and inspection,to en?sure the normal operation of the equipment.

casting crane；pulley body；wire rope；rope groove；wear

TG231.1

A

1003-5168（2016）12-0108-02

2016-11-12

田志文（1967-），男，高級(jí)工程師，研究方向：起重機(jī)設(shè)計(jì)。